自動(dòng)化：創(chuàng)造人機(jī)共舞的未來

本文主角：自動(dòng)化

講述人：嵇涵琦（電子科技大學(xué)）

適合人群：數(shù)理基礎(chǔ)扎實(shí)，邏輯思維清晰，具備好奇心與探索欲，自學(xué)能力和編程能力強(qiáng)的同學(xué)

你對(duì)自動(dòng)化知多少？

《流浪地球2》中酷炫的機(jī)械手臂，《007之擇日而亡》中可以隱身的自動(dòng)駕駛車，《西部世界》里“大變活人”的3D打印，《機(jī)械姬》中擁有獨(dú)立思考能力的仿人機(jī)器人Ava……這些看起來不可能實(shí)現(xiàn)的黑科技，已經(jīng)悄然走進(jìn)我們的生活，小到智能掃地機(jī)器人，大到無人駕駛汽車，都讓我們感受到：“未來”已至。你知道嗎？這些黑科技背后，有一個(gè)神秘的專業(yè)在支撐，它就是自動(dòng)化專業(yè)。

那么，自動(dòng)化專業(yè)是個(gè)怎樣的專業(yè)？

從定義來講，自動(dòng)化是指在不受人直接干預(yù)的情況下，機(jī)器能夠自動(dòng)地按照指令實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的過程，其核心為自動(dòng)控制。因此，自動(dòng)化專業(yè)的核心課程為控制理論，主要涉及如何分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性以及如何調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)來滿足性能指標(biāo)要求。而這個(gè)系統(tǒng)，可以是一個(gè)龐大的無人機(jī)集群，也可以是冰箱的溫控系統(tǒng)。以無人機(jī)集群為例，如何控制無人機(jī)集群，使其能夠根據(jù)命令準(zhǔn)確地完成指定動(dòng)作，是自動(dòng)化學(xué)子需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

自動(dòng)化隱匿于我們生活的方方面面，支持著各行各業(yè)的創(chuàng)新性發(fā)展，如國(guó)防軍工、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、康復(fù)醫(yī)療、智能家居等，這使得自動(dòng)化成為未來不可或缺的專業(yè)之一。

自動(dòng)化人都是“六邊形戰(zhàn)士”

自動(dòng)化專業(yè)的課程往往會(huì)包含計(jì)算機(jī)、通信、機(jī)電這幾類專業(yè)的相關(guān)課程，專業(yè)所學(xué)覆蓋龐大的知識(shí)體系，因此我們也戲稱自己為“六邊形戰(zhàn)士”。要想學(xué)好自動(dòng)化，僅僅擁有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)還不夠，我們還需要有強(qiáng)大的實(shí)踐操作能力，因?yàn)閷I(yè)學(xué)習(xí)過程中會(huì)接觸到編程、焊接電路、電路設(shè)計(jì)與搭建等。

通常情況下，學(xué)校會(huì)為學(xué)生安排相應(yīng)的實(shí)踐課程和提供自主學(xué)習(xí)的實(shí)踐平臺(tái)。例如，電子科技大學(xué)開設(shè)有新生研討課——智能循跡避障小車。在課程學(xué)習(xí)過程中，同學(xué)們五人一組，自主搭建一輛智能循跡小車，通過機(jī)械安裝、編寫程序、調(diào)試參數(shù)等步驟，使得小車可以規(guī)避障礙，并且沿著復(fù)雜的軌跡跑起來！在最后一堂課上，老師還安排了趣味小車競(jìng)速挑戰(zhàn)賽，我們?cè)诰o張的比賽環(huán)境中反復(fù)調(diào)試參數(shù)，確保小車循跡又快又穩(wěn)。小組成員通力合作，在完賽的瞬間成就感滿滿。

課余時(shí)間，我們參加學(xué)院組織的訓(xùn)練營(yíng)和電路設(shè)計(jì)比賽。完美的波形，多彩的LED立方體，可以聲控的智能門鎖，3D打印出來的金字塔……在一個(gè)個(gè)自己動(dòng)手完成的科技作品中，我們感受著自動(dòng)化專業(yè)的魅力，也體悟著技術(shù)對(duì)生活的改變。

多維嘗試，然后選擇熱愛

很多人將自動(dòng)化專業(yè)稱為“萬金油”專業(yè)，并將“萬金油”與“學(xué)不精”畫上等號(hào)。于我而言，與其說是學(xué)不精，倒不如說是自動(dòng)化專業(yè)為我們提供了更多的選擇與機(jī)會(huì)。自動(dòng)化專業(yè)涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、電學(xué)等方面的理學(xué)課程，同時(shí)系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、邏輯思維能力等工學(xué)素養(yǎng)，這樣的多維知識(shí)體系使我們的“軟硬件能力”都得到了提高，并指引著我們主動(dòng)發(fā)掘并選擇自己真正熱愛的研究方向。

本科期間，我有幸接觸到“人工智能+醫(yī)療”的交叉學(xué)科方向。目前，有超過6000萬的殘障人士和1億的老人有康復(fù)需求，中國(guó)康復(fù)醫(yī)療市場(chǎng)需求巨大，供給嚴(yán)重缺乏，而以新一代人工智能為核心的電子信息技術(shù)為傳統(tǒng)康復(fù)治療注入了新的動(dòng)能，為重塑康復(fù)醫(yī)學(xué)提供了無限可能。比如，外骨骼機(jī)器人助力千余名截癱、偏癱患者重新站立，緩解了患者心理和生理上的雙重壓力，讓原本只能在輪椅上度過后半生的他們成為站起來的“鋼鐵俠”。我想，這就是自動(dòng)化帶給我們的價(jià)值與意義，用技術(shù)解決問題，以熱愛重塑新生。

人機(jī)共舞的未來，由我們創(chuàng)造！

在新工科人才培養(yǎng)體系下，自動(dòng)化專業(yè)越來越展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。從“制造大國(guó)”到“制造強(qiáng)國(guó)”，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，人類雙手的解放，生產(chǎn)效率的提高，都離不開自動(dòng)化專業(yè)的支撐。

未來社會(huì)是人類與機(jī)器人共融的社會(huì)。目前，基于自動(dòng)化而發(fā)展起來的人工智能蓬勃發(fā)展，人工智能算法對(duì)我們的生活產(chǎn)生了越來越大的影響與改變。ChatGPT，AlphaGo，這些挑戰(zhàn)人類潛能的人工智能，也不斷引起我們對(duì)這個(gè)神秘領(lǐng)域的思考與探索，我們無法預(yù)知人工智能的邊界在哪里。未來的社會(huì)是什么樣子的？我們能否真正實(shí)現(xiàn)與機(jī)器共舞？也許在不遠(yuǎn)的將來，我們可以尋找到答案。

專業(yè)小貼士

不同院校的自動(dòng)化專業(yè)通常會(huì)有一定的特點(diǎn)偏向，但是大多數(shù)院校的專業(yè)課程都涵蓋控制理論類（自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等）、電路類（電路分析、模擬電路、數(shù)字電路等）、計(jì)算機(jī)類（C語言、軟件技術(shù)基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)等）、機(jī)械類（機(jī)械工程基礎(chǔ)、電機(jī)拖動(dòng)等）、人工智能類（模式識(shí)別、數(shù)字圖像處理等）以及專業(yè)基礎(chǔ)類（信號(hào)與系統(tǒng)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）的相關(guān)課程，吃透它們需要數(shù)學(xué)、物理等扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)支撐。同時(shí)，除了理論學(xué)習(xí)，自動(dòng)化專業(yè)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力要求較高，如果你對(duì)編程、人工智能、嵌入式開發(fā)等感興趣，并且暢想自己可以設(shè)計(jì)出一款獨(dú)家智能小車或機(jī)器人，那么你可以在自動(dòng)化專業(yè)中實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想。

職業(yè)小貼士

一般來說，自動(dòng)化學(xué)子就業(yè)口徑寬，畢業(yè)后主要從事以下五類工作。

1.軟件類

目前，多數(shù)自動(dòng)化學(xué)子畢業(yè)后選擇了與編程相關(guān)的工作，此類工作通常需要根據(jù)目標(biāo)需求完成代碼的編寫與調(diào)試，覆蓋互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、金融等行業(yè)，對(duì)編程、英語等能力要求較高。此類工作的優(yōu)勢(shì)是薪資待遇較高；缺點(diǎn)是每天需要和電腦打交道，工作強(qiáng)度和競(jìng)爭(zhēng)壓力較大。

2.硬件類

目前，硬件工程師較為稀缺，崗位需求大，其需要掌握數(shù)字電路、模擬電路、嵌入式、PCB/原理圖設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)與能力，主要工作是按照計(jì)劃完成符合功能、性能要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的硬件產(chǎn)品。相較于軟件工程師，硬件工程師的薪資待遇、發(fā)展前景都要更優(yōu)，但是也意味著這一崗位對(duì)從業(yè)者的技術(shù)能力要求更高。

3.控制類

自動(dòng)化工程師通常需要在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，這一崗位在PLC編程、電路等方面有一定的技術(shù)要求，且與自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)性強(qiáng)，主要任務(wù)為在項(xiàng)目中根據(jù)技術(shù)方案選擇控制元件、設(shè)計(jì)控制框架、編寫和測(cè)試控制程序等。其缺點(diǎn)是工作環(huán)境較為艱苦，且出差頻繁。

4.非技術(shù)類

典型的崗位代表為產(chǎn)品經(jīng)理。此類工作的技術(shù)要求相對(duì)較低，但是對(duì)從業(yè)者的溝通能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等有一定的要求。

5.科研類

自動(dòng)化專業(yè)包含的子方向多，同時(shí)易于和其他學(xué)科交叉融合，因此畢業(yè)生可選擇的科研院所很多，如自動(dòng)化、航天等相關(guān)領(lǐng)域的研究所。該專業(yè)畢業(yè)生如果進(jìn)入高校執(zhí)教，可以自由地選擇自己喜歡的方向去深研探索。當(dāng)然，此類工作的門檻相對(duì)較高，通常對(duì)畢業(yè)生的學(xué)歷、科研經(jīng)歷、研究成果等有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)自身需要具備科研熱情與持之以恒的探索精神。